Вячеслав Дубынин. Мозг и сон.

Здравствуйте, дорогие слушатели. Я, Вячеслав Дубынин, доктор биологических наук, профессор биологического факультета МГУ. По своему образованию я нейробиолог и нейрофизиолог. Как учёный с мозгом я работаю достаточно давно, с 80-х годов прошлого века. Звучит хорошо – с прошлого века, древность какая. Я, как профессор, читаю лекции студентам, биологам, психологам, медикам. А как научный популярный спикер я ещё  всем желающим рассказываю про память, эмоции, движения, про разные психотропные препараты.

Сегодняшняя тема очень интересная. Я честно скажу, что не часто читаю эту лекцию, но всегда с большим удовольствием. Естественно, эта лекция всё время меняется, что-то новое добавляется. Мозг и сон, мозг и системы сна и бодрствования это всё очень важно. Мы проводим треть нашей жизни, или четверть нашей жизни в сонном состоянии, это явно не просто так. И так. Для чего это, из каких фаз всё это состоит, как мы может на всё это повлиять, по крайней мере с точки зрения физиологии. Мне кажется это довольно важно, актуально и интересно. Об этом я вам собираюсь рассказать.

Для тех, кто присоединился позже. Наш чат для общения с техподдержкой и для каких-то замечаний, которые просто рвутся из вашей души. Но, настоящие вопросы прошу писать в раздел вопросы. Я на них отвечу после окончания лекции. Лекция продлится примерно 1,5 часа. И дальше вопросы, вопросы. Единственная просьба. Пожалуйста задавайте вопросы по теме. Не нужно выходить за рамки сегодняшней темы и задавать вообще вопросы о работе мозга. Старайтесь задавать вопросы про сон, про бодрствование, про базовые состояния нашей нервной системы.

Вот я сказал нервная система, для меня эти слова очень значимы, потому что я действительно со студенческих времён занимаюсь изучением мозга и как электрофизиолог, и как нейрохимик, и как нейрофармаколог. Наша сегодняшняя тема – центры сна и постоянно конкурирующий с ним центр бодрствования. Она обращена к таким древним функциям мозга. 

Источник: https://www.youtu.be/Zdy9wy8N8Lo

Появилась картинка, где изображён человеческий мозг. Надеюсь, что всё видно. Я вожу указкой, всё понятно. Чтобы эту картинку получить нужно разрезать нашу голову от носа к затылку и как две половинки грецкого ореха развернуть. Это лобная доля, это затылочная доля, сзади находится мозжечок. То, что находится в центре называется ствол мозга, стволовые структуры. Древние, эволюционно рано возникшие зоны, которые отвечают за такие функции, без которых организм не может существовать. Это такие функции, как дыхание или управление частотой сердечных сокращений. Сегодняшняя тема «Сон и бодрствование» тоже связана со стволовыми структурами. Сегодня в основном будем оставаться в рамках этих древних областей.

Ствол мозга состоит из шести блоков. Это продолговатый мозг, мост, средний мозг и промежуточный мозг. Промежуточный называется так, потому что он находится точно между двух полушарий. Наши высшие функции – память, принятие решений, это кора больших полушарий. Про кору головного мозга будем говорить мало, речь в основном пойдет про стволовые структуры. Ещё раз повторю – продолговатый мозг, мост, средний мозг, промежуточный мозг, в промежуточном мозге нам в основном будет нужна нижняя его половинка, которая называется гипоталамус. Там, где я поставил желтые кружочки – это всё важнейшие центры сна и бодрствования, про которые я буду по ходу своего повествования рассказывать. Это такой макроуровень, уровень больших функциональных блоков нашего мозга, но если копнуть глубже, то там нервные клетки и 90 миллиардов наших нервных клеток, клеток с отростками, которые контактируют друг с другом, передают информацию. Очень многие из них напрямую зависят от активности центров  сна и бодрствования, потому что данные центра — это, по сути, блок питания нашего мозгового компьютера и может быть не самая сложная его часть, но необходимая. Также, как и в компьютере если блок питания вышел из строя, то и центральный процессор не работает. Поэтому сон и бодрствование — это очень важное состояние.

Если начинать рассматривать такие глобальные виды активности нашего организма, то работа центров сна и бодрствования попадает в область так называемых витальных потребностей. Есть такая отдельная сфера работы нашего мозга, сфера потребности, сфера куда входят программы любопытства, размножения, безопасности. Эти программы очень хорошо описывал и классифицировал академик Павел Васильевич Симонов ещё в 80-е годы. Он выделил несколько групп биологических потребностей и одну из этих групп назвал витальные потребности, от слова vita — жизнь, то есть жизненно необходимые потребности, такие потребности, которые если не удовлетворять, то можно умереть. Сюда относятся голод, жажда, безопасность и программы так называемого гомеостаза. Слово гомеостаз, термин гомеостаз один из важнейших физиологических терминов, которые обозначают постоянство внутренней среды организма. Для того чтобы мы нормально функционировали и нормально работал наш мозг очень важно чтобы у нас в крови была правильная концентрация кислорода, углекислого газа, ионов натрия, калия, кальция, чтобы была правильная температура тела, чтобы было правильное давление крови и много-много других показателей. Кроме того, для поддержания гомеостаза нужно вовремя спать. Сегодня мы разберём почему и собственно Симонов, когда создавал свою классификацию он поместил программы, связанные со сном и бодрствованием в группу гомеостатических витальных программ, подчёркивая их значимость, потому что если лишить сна, то организм погибнет. То есть длительная депривация сна, длительный недостаток сна, а тем более полное лишение сна это очень травматично.

Источник: https://www.youtu.be/Zdy9wy8N8Lo

Это вызывает сначала нарушение гомеостаза и стресс, а потом начинают разваливаться очень многие функции нашего организма и в конце концов можно даже умереть. Людей до такого состояния вроде никто не доводит, а вот с экспериментальными животными так работали. Сегодня я буду про эти исследования рассказывать, и мы попытаемся понять, а что конкретно ломается и ведёт к таким фатальным последствиям. Сон необходим для того, чтобы на первом уровне поддерживать гомеостаз. Можно сказать, что сон — это прежде всего отдых для того, чтобы восстановить силы, для того чтобы набраться энергии для следующего дня, для следующего периода бодрствования. Это классно, но это ещё не всё. Ещё древние греки это понимали. В древнегреческом пантеоне существует два бога сна. Гипнос и Морфей. Гипнос – папа, Морфей – сын. Оба занимаются сном, но разными аспектами. Гипнос — это позитивный бог, который навевает сон, даёт отдых, это как раз про гомеостаз. Морфей – бог сновидений. Древние греки чётко выделили, что сон это два состояния, состояние отдыха и состояние сновидений. Когда мы видим сны, то мозг явно работает с информацией, порой происходит что-то хаотичное, порой строятся какие-то прогнозы и мы видим сны, которые можно назвать вещими, которые предсказывают последствия каких-то событий, каких-то вариантов в течение тех или иных обстоятельств.

Бывают творческие сны, когда поэту снится стихотворение, а художнику сюжет будущей картины. Во всяком случае очевидно, что сновидение это что-то такое особенное, отдельное, достойное отдельного божества и с этим божеством как раз всё не просто, потому что сны бывают позитивные, а бывают негативные. Вы можете во сне летать и быть совершенно счастливыми, а можете увидеть кошмар, вы можете увидеть сон, который прогноз и сон, который испугает, сон, который даст вам позитивный посыл, делай и всё получится или сон, который скажет не делай, всё будет очень плохо. А поскольку это сон, то вы не всегда уверенны, а насколько вообще это всё надо принимать на веру. Во всяком случае Морфей, если читать его приключения в рамках древнегреческой мифологии, он иногда приносил вещие сны, а иногда ложные вещие сны и олимпийцы его порой использовали для того, чтобы запугать какого-нибудь героя-полубога, чтобы он не совал нос куда не следует. Поэтому всё не просто. Но, вот факт. Сон, это два состояния – состояние отдыха и состояние сновидений. Это нужно чётко осознавать. Сегодня мы об этих двух состояниях будем много говорить.

Источник: https://www.youtu.be/Zdy9wy8N8Lo

Начнём с самых простых вещей. А сколько вообще нужно спать? Первым делом всегда задают этот вопрос и ответ здесь не то, чтобы не очень прост, но скажем так, на самом деле он очень индивидуален. Все мы разные, у всех у нас индивидуальный уникальный организм, индивидуальный уникальный мозг, мы уникальны на уровне генов, на уровне иммунитета, на уровне нейросетей нашего мозга, всё это абсолютно неповторимо. Поэтому кому-то достаточно спать 6 часов, кому-то и 8 часов будет мало для сна. Есть отдельная область медицины и физиологии, которая занимается сном, эта область называется сомнология, специалисты сомнологи на эту тему дискутируют, обсуждают и выпускают какие-то рекомендации. То, что вы сейчас видите на экране это рекомендации американского национального общества сомнологов «National Sleep Foundation». В зависимости от возраста рекомендуется некоторое количество сна. Тёмно-синяя зона в среднем здорово и хорошо. Голубая зона в принципе допустима с учётом индивидуальной вариабельности. Оранжевая зона не рекомендуется. Что мы видим. Маленьким детям нужно спать очень много, мозг развивается, очень сильно нужно восстанавливать ресурсы после активного дня, бегания и прыгания. Но, начиная с 18 лет, что называется Young Adult, мы выходим на уровень сна 7-8 часов, максимум 9 часов и дальше это сохраняется и для взрослых adult от 26 до 64 лет, для пожилых после 65 лет, то есть 7-8 часов сна, допустимо 6 часов, на счёт 5 часов сна тут уже как бы вопрос. В принципе такой режим, когда 6 часов — это необходимый минимум для сна, лучше 7-8 часов, иногда можно позволить себе поспать и больше, 9-10 часов.

Источник: https://www.youtu.be/Zdy9wy8N8Lo

Примерно на такие цифры мы ориентируемся, глядя на рекомендации «National Sleep Foundation». Могу сказать про себя, что я в основном сплю 6 часов, особенно сейчас, когда компонент самоизоляции довольно велик и не нужно ездить на лекции, находясь дома я могу, что-то вам рассказывать, в принципе нагрузка уже не такая большая, по сравнению с ситуацией, когда вокруг вас кишат люди и так далее, последний год я легко обхожусь 6 часами сна, иногда сплю семь, скорее всего семь с половиной часов. Дальше я буду рассказывать, что часами считать сон не очень правильно. На самом деле наш сон делится на полуторачасовые циклы и поэтому правильно сон считать циклами и получается, что левая голубая зона это четыре цикла, средняя зона пять циклов и правая голубая зона это шесть циклов. Вполне можно обойтись четырьмя циклами каждый день и плюс один-два раза в неделю 5 циклов, мне этого хватает. Но все мы разные. Во всяком случае спать меньше шести часов и больше девяти часов это уже не очень хорошо. Если меньше спать, то мозг не отдыхает, если больше, то начинаются проблемы, например с лимфатической системой, отток веществ из разных тканей идёт не столь хорошо и вообще много других проблем возникает. Пересып тоже не хорошо, но как правило в основном проблема недосыпа. Давайте будем ориентироваться на эти цифры 6-7,5 часов сна, то есть четыре-пять циклов в сутки.

Источник: https://www.youtu.be/Zdy9wy8N8Lo

Вот ещё одни рекомендации, это уже рекомендации российского общества сомнологов, которые посвящены в основном гигиене сна. Для того чтобы хорошо спать и достаточно успешно переходить от бодрствования к сну, а у многих проблема с засыпанием, хорошо бы выполнять эти правила, они просты, но их нужно чётко понимать. Во-первых, это режим дня. Сейчас я расскажу о том, что у нас в мозге есть биологические часы и всё-таки хорошо бы ложиться спать и вставать в более-менее в одно и тоже время. Рекомендации ложиться в 11 или в 12 часов вечера, или в час они не так значимы. И это, что до полуночи два часа считаются, как четыре часа до сна и отдыха, мне кажется, что всё это поэтические преувеличения, по крайне мере научных подтверждений никаких нет. Важно что? Важно спать и примерно ложиться в одно и тоже время. Если ваш режим дня и режим общения с близкими, и работы предполагают, что вы должны свои 7 часов проспать с 12 ночи до 7 часов утра, то это одна история. Если с 10 вечера до 5 часов утра, то это другая история. А кто-то возможно спит с 3 часов ночи и до 10 утра. Важна стабильность, режим. Нужно учитывать, что наши биологические часы не очень быстро перестраиваются. Если у вас проблемы с засыпанием, то хорошо бы иметь какой-то «ритуал» засыпания, то есть вы  за 10-15 минут говорите себе, что всё я начинаю засыпать. Вы уже перестали активно двигаться, смотреть на яркий экран телевизора и так далее. Начинаете выполнять какие-то привычные действия, которые намекают вашему мозгу, что скоро пойдёте спать. Ещё Иван Петрович Павлов говорил, что сон может выступать, как условный рефлекс, то есть, когда вы начинаете мозгу подавать одни и те же команды такие, как пойти умыться, почистить зубы, сделать несколько небольших, неспешных физических упражнений, начали выключать свет в доме и мозг начинает понимать, что скоро спать, и включаются соответствующие механизмы, связанные даже с нашей адаптацией и памятью на все эти ситуации. Очень важно успокоиться и снять стресс, постараться забыть про какие-то заботы, которые у вас остались. Я обычно делаю так. Все проблемы, которые у меня остались я пишу на листе бумаги и так отрываю от себя, чтобы утром не забыть. Мне, например часто мешают заснуть мысли о том, что это надо не забыть и это надо не забыть, а когда всё это на бумаге записано, то можно оторвать от себя и всё хорошо.

Важно спать в определённой комнате. Все сомнологи говорят про то, что кровать надо использовать только для сна. Работать в кровати, кушать, это не очень хорошая идея. Это место, где мы спим и только спим. Если кровать — это место для других каких-то занятий, связанных с какой-то длительной активностью, например работа, то это не очень хорошо. Поэтому лучше всего на этом месте именно спать и создавать правильные условия для сна. Это проветривание помещения, где вы спите, температура, удобная постель, это очень важно, нельзя экономить на матрасе. Всё так эти 6-7 часов очень важно для вашего опорно-двигательного аппарата, позвоночника. И так уже у большинства людей к 30-40 годам возникают лордозы, кифозы, сколиозы, поэтому хороший правильный матрас — это очень здорово. Что ещё важно. Переходя ко сну очень важно снижать общий уровень освещённости, потому что наше состояние бодрствования во многом ориентируется на сигналы сенсорных систем, а главная сенсорная система – зрительная. Поэтому яркий свет в комнате — это сигнал о том, что мы ещё бодрствуем, а полумрак — это уже очевидный намёк и действительно снижение освещённости может быть частью «ритуала» перехода к сну. Поэтому очень плохая идея засыпая   продолжать листать смартфон с его ярким экраном, смотреть новости, которые активируют мозг, этого не надо делать, лучше придумать какое-нибудь монотонное занятие, можно считать овец, а можно положить учебник английского языка или португальского языка на тумбочку и мозг говорит: ой, что-то спать не хочется.

А вы ему – сейчас выучим 10 португальских слов и мозг говорит: О, нет. Лучше я буду спать. По крайней мере на третьем слове вы уже почувствуете, что ваши нейросети готовы засыпать и такая монотонная, не возбуждающая деятельность очень полезна для перехода от бодрствования к сну. Понятно, что нельзя принимать кофеин, который возбуждает мозг, никотин ни к чему, ни к чему алкоголь, который отравляет наши клетки и вообще с пищей по аккуратнее, то есть какой-то лёгкий перекус, это не криминал, а ничего серьёзного в желудок лучше перед сном не загружать, потому что все будут отдыхать, а желудочно-кишечный тракт, что должен работать? Это неправильно. И последний пункт, который может быть для кого-то актуален. Если вы вдруг спите днём, то здесь нужно очень четко понимать сколько. Либо вы спите буквально 20, максимум 30 минут и это освежает мозг. Либо вы, например спите целый цикл – полтора часа, то тогда этот цикл надо вычитать из ночного сна. Плохая идея проспать один час с небольшим. Если проспать один час с небольшим, то мозг настолько притормаживается, что дальше выходить в бодрствующее состояние довольно тяжело. Короткий сон 15-20 минут, максимум 30 минут может убрать лишнюю активацию. Сейчас довольно часто слышаться призывы, что если у вас есть возможность, то небольшой сон по среди дня улучшает производительность труда, позволяет вам более точно управлять автомобилем. Много таких исследований появилось, но боюсь, что они не для нашей действительности. Хотя, когда читаешь материалы об организации труда, например в Китае или в Японии, то там в некоторых офисах специально выделяют 20 минут для послеобеденного сна. Я думаю, что у нас это ещё нескоро появиться.

Источник: https://www.youtu.be/Zdy9wy8N8Lo

Давайте теперь поговорим конкретно. Начнём с биологических часов. Биологические часы, от них никуда не деться. Наша планета крутится во круг солнца и ещё во круг собственной оси. Во круг солнца это сезоны, во круг оси это день, ночь, утро, вечер. Из-за сезонов ещё может меняться на нашей широте довольно серьёзно длительность светового дня. В любом варианте есть 24 часа и все животные и растения, которые обитают на поверхности нашей планеты, мы не говорим о жителях глубинных пещер, все животные и растения, которые обитают на поверхности планеты свой суточный ритм  подгоняют естественно под 24-часовой цикл и человек, хомо сапиенс, не исключение. Мы по своему происхождению тропические обезьяны, где как раз сезонность мало выражена, а вот день-ночь куда же от них денешься. Если вы живёте на экваторе, то день-ночь мало отличается от 12 часов, поэтому разные расчёты связанные с суточным или ещё говорят циркадным ритмом, цикадными ритмами, они танцуют примерно от 12 часов в день, 12 часов ночи, скоро будет весеннее солнцестояние и уже через полтора месяца  длина дня, и длина ночи будут равны. Что мы видим? Мы видим очень серьёзное изменение активности, как нервной системы, так, например и эндокринной системы, с эндокринной системой работают уже очень давно это довольно несложно. То есть вы можете брать анализ крови, вы можете брать анализ слюны и в слюне определять концентрацию тех или иных гормонов. Есть два основных гормона, которые наиболее связаны с суточными ритмами — это кортизол и мелатонин. Кортизол — гормон бодрствования, мелатонин связан с сонным состоянием. Кортизол — это гормон, который выделяется корой надпочечников, он задаёт активный обмен веществ, при стрессе кортизол вообще зашкаливает, но это отдельная история.

Мы с вами берём нормальную историю. Эти графики нарисованы для ситуации, когда восход солнца примерно в 7 часов утра, а закат примерно в 19 часов. Здесь видно, что солнце ещё не взошло, а кортизол уже пошёл вверх и пик концентрации кортизола приходится где-то на 11, 12, 13 часов дня. Потом постепенно это всё к полуночи опускается почти до нуля для того, чтобы потом выдать дополнительный цикл. И это самый пик,  именно середина дня, лучшее время для сосредоточения умственной работы, очень хорошо какие-то важные встречи назначать на так называемое позднее утро 11-12 часов. Для многих людей это, что называется золотое время, когда например к творческим процессам, решениям ваш мозг больше всего предрасположен. Нужно ценить это время и по возможности занимать его для решения сложных задач, а более простые задачи, позволяющие их решить механически, отложить на вторую половину дня.

Мелатонин – это гормон сонного состояния, он выделяется эпифизом. Я покажу формулу мелатонина. Мелатонин очень связан с входом в сонное состояние. Посмотрите на таблицу, вот солнышко село, снизилась освещённость, выделение мелатонина очень явно коррелируется уровнем освещённости, которые воспринимаются нашей сетчаткой, нашей зрительной системой, вот солнышко село и мелатонин пошёл вверх, то есть после 19-20 часов и пика он достигает где-то к полуночи, к двум-трём часам, в три часа ночи здесь мелатонин ещё очень высок, а дальше пошёл уже в низ и начинает подниматься кортизол. Что важно? Если вы поздно ложитесь спать, а иногда очень поздно, всё-таки не плохо бы лечь спать до трёх часов ночи, пока ещё мелатонина много, а кортизола мало, потому что после трёх часов они уже меняются местами и это уже прямая дорога к нарушению режима, бессонница и все прочее. Важна пропорция между эффектами мелатонина и кортизона. Например, в период время 17-18 часов, ещё довольно много кортизола, ещё совсем нет мелатонина и мозг уже не очень работает. В это время желательно заняться физической нагрузкой, любыми упражнениями и так далее. Во всяком случае такие усреднённые цифры существуют. 

Источник: https://www.youtu.be/Zdy9wy8N8Lo

Вопрос. А кто, собственно, ими ведает? А ведает ими наша нервная система, а именно гипоталамус. На самой первой картинке я вам показал гипоталамус, нижнюю половину промежуточного мозга и в какой-то момент там были обнаружены сети нервных клеток или нейросети, которые являются по сути нашими биологическими часами и эти зоны названы супра-хиазменными ядрами гипоталамуса. SCN — супрахиазменные ядра переднего гипоталамуса. Это наши биологические часы. Там можно обнаружить нервные клетки, которые активны днём и нервные клетки, которые активны  ночью. Нервные клетки, которые активны днём передают сигналы центрам бодрствования, те нервные клетки, которые активны ночью передают сигналы центрам сна и в том числе центрам, которые связаны с эндокринной системой и с кортизолом, вот кора надпочечников, и с эпифизом, тут он показан и выделение мелатонина.

Супрахиазменные ядра оказались такими значимыми. Что же это за название супрахиазменные ядра? Супра — значит напротив, а хиазма — это перекрёст зрительных нервов. У нас от правого и левого глаза отходят зрительные нервы и перед входом в головной мозг, как раз перед гипоталамусом они перекрещиваются. В свое время была названа зрительная хиазма, вот собственно супрахиазменные ядра там и располагаются. На картинке показано – это глаз, вот от него отходит зрительный нерв и входит в наш головной мозг. Вот гипоталамус, супра-хиазменные ядра напротив зрительной хиазмы, хиазма перед гипоталамусом, то есть примерно там, где окончание этой стрелки и дальше эта картинка, которая справа вверху это вообще зрительные центры нашего мозга. Зрительная сенсорная система очень важна для нас, особенно важна затылочная кора. Кроме затылочной коры, которая обрабатывает  зрительную информацию, есть немало вспомогательных ядер, которые управляют зрачком, хрусталиком, движениями глаз. Самый древний зрительный центр это супрахиазменные ядра. Они определяют общий уровень освещённости и настраиваясь на общий уровень освещённости формируют реакцию на суточный ритм изменения освещенности и сформировав эту реакцию дальше способны этот ритм держать довольно устойчиво. То есть у маленького ребёнка нейроны в этих зонах настраиваются на 24-часовой ритм, и дальше, после настройки, возможно поддержание ритма даже если с освещенностью уже что-то не так. Это настоящие биологические часы, они воспринимают ритм, они его удерживают и в случае чего они даже способны переводить стрелки. Ещё раз супрахиазменные ядра, вот они на этой схеме, здесь вы видите человеческий мозг, а это мозг белой крысы, здесь огромная обонятельная луковица и маленькие большие полушария, а вот супрахиазменные ядра они всё равно никуда не деваются. Эти ядра способны держать ритм некоторое время, не обращая внимания на изменения, например освещённости и это называется джетлаг. Наверное, многим знакомо это слово. Данный эффект возникает если, например сеть в самолёт и далеко улететь, допустим во Владивосток. И в этот момент вдруг обнаруживается, что биологические часы существуют. Если вы улетите не очень далеко и смените часовой пояс на 2-3 часа, то может вы ничего и не заметите, а вот если часов на 6, на 8 или на 10, то тогда заметно.

Источник: https://www.youtu.be/Zdy9wy8N8Lo

Прилетев во Владивосток или в Петропавловск-Камчатский вы несколько дней будете бродить днём и спать ночью пока ваши супра-хиазменные ядра не перестроят стрелки, не передвинут всё обратно, вернее не обратно, а под тот ритм освещённости, который характерен для данной местности. Надо сказать, что для нашего мозга это довольно серьёзный стресс и это не реальная ситуация в нашем эволюционном прошлом, потому что ни какой человек каменного века, ни какая летучая обезьяна не могла за несколько часов резко сменить часовой пояс. Но тем не менее возможности есть, наши биологические часы, как настоящие часы, не только время показывают, но можно ещё и стрелки перевести, ориентируясь на новый ритм освещённости. Если вы будете это слишком часто делать, вы можете нарушить все эти тонкие синхронизации между нейронами супрахиазменных ядер и саму работу этих нейронов и тогда могут начаться проблемы с засыпанием. Поэтому лучше всё-таки держать режим дня, очень аккуратно летать в дальние командировки. Очень травматично для этой системы, например работа сутки через двое, или сегодня первая смена, а через неделю вторая, потом третья, это конечно тяжело. Если супрахиазменные ядра разболтаются, то с засыпанием будет существенно сложнее. В супрахиазменных ядрах есть популяции нервных клеток, которые активны днём и которые активны ночью. Нервные клетки, которые активны днём посылают сигналы к центрам бодрствования и намекают, что пора просыпаться, а те, которые активны ночью посылают сигналы к центрам сна и намекают, что пора спать. Один из центров сна находится прямо в гипоталамусе. Это так называемая VLPO – вентролатеральное преоптическое ядро. Это важнейший центр сна. Есть центр бодрствования, вентролатеральное ядро, я тоже ещё про него скажу. Кроме гипоталамуса центры сна и бодрствования есть и в других стволовых структурах таких как средний мозг, мост, продолговатый мозг, о них я тоже буду рассказывать.

Источник: https://www.youtu.be/Zdy9wy8N8Lo

Это такая довольно сложная схема о том, а как нейроны супрахиазменных ядер поддерживают суточный ритм. Оказывается, что даже отдельный нейрон в супрахиазменных ядрах способен это делать за счет того, что в цитоплазме этой нервной клетки существуют каскады биохимических реакций, которые имеют вот такой суточный цикл и ключевое значение в этих каскадах имеют определённые белки и определённые гены. В случае нашего с вами организма это белки так называемой per от слова период белок clock, белок bmal1, белок cry. Всё это подробно изучается. В 2018 году Нобелевская премия по физиологии и медицине была вручена именно за изучение и открытие молекулярных механизмом поддержания суточных ритмов. Правда эти молекулярные механизмы открыли сначала на мухе-дрозофиле, а потом уже аналогичные каскады нашли в нервных клетках млекопитающих. Как это вообще работает? Белки per являются продуктами генов per, а чтобы гены per заработали к ним должен присоединиться белковый комплекс, в состав которого входит белок clock и белок bmal1, этот белковый комплекс всё время производится и когда его концентрация доходит до определённого уровня появляются белки per, которые блокируют активность этого комплекса, как бы срубают сук, на котором сидят. То есть стало много этих белков, они заблокировали этот комплекс, исчез комплекс вот здесь на входе в гены per, и в результате исчезли белки per, как только они исчезли опять стало много этого комплекса, он опять включил гены per, появились белки per и вот концентрация белков per качается примерно с периодом примерно 24 часа и дальше именно эти белки определяют активность нервных клеток, которые передаются на другие элементы нейросети.

Источник: https://www.youtu.be/Zdy9wy8N8Lo

Давайте обратимся к фазам сна. Действительно существует фаза отдыха и фаза сновидений. Подозревать всерьёз о том, что эти фазы действительно существуют, а не просто сказать, что иногда мы видим сны, а что это здорово, что это разные состояния, стали в середине двадцатого века, когда научились хорошо писать электроэнцефалограмму или сокращенно ЭЭГ. Электроэнцефалограмма — это суммарная электрическая активность нервных клеток коры больших полушарий, а чтобы её записать нужно на голову, на строго определённые точки поставить датчики и тогда вы увидите под каждым датчиком какую-то электрическую активность, которая часто имеет вид довольно оформленных волн, чем-то похожих на синусоиду, но с разной частотой. Были выделены альфа-ритмы, бета-ритмы, тета-ритмы, дельта-ритмы. Когда начали писать всё это в сонном состоянии, то оказалось, что разные фазы сна характеризуются как существенно разные ритмы. 

Источник: https://www.youtu.be/Zdy9wy8N8Lo

Альфа-ритмы. Почему альфа? Потому что их первыми открыли и у них частота где-то 8-13 Гц, в среднем 10-12 Гц и это в основном отражает активную работу наших сенсорных систем. Бета-ритмы более быстрые, то есть то, что уже выше 15 Гц и они отражают передачу сигнала внутри коры больших полушарий и состояние умственной нагрузки. Когда очень большая умственная нагрузка, то волны ещё чаще, ещё меньше. Вообще, важно понимать, что энцефалограмма обозначает суммарную электрическую активность нервных клеток, то есть она является отражением суммарной электрической активности нервных клеток. Чтобы были красивые волны электроэнцефалограммы надо чтобы миллионы нервных клеток работали синхронно, тогда их отдельные импульсы суммируются и получается такой красивый альфа-ритм. Но для того, чтобы получился такой красивый ритм нужно чтобы клетки работали синхронно, а это означает, что они должны простаивать.

По сути, красивые волны — это холостой ход нейросетей, когда нет специфической информации, но некий нейронный контур находится в состоянии готовности. Например, сенсорные системы активно работают, но реальных зрительных и слуховых сигналов нет и в этот момент как раз и пишется красивый альфа-ритм.  Если вы только что активно о чём-то думали, а потом расслабились, то в этот момент пишется мощный бета-ритм. Если вообще нет синхронизации, если каждая нервная клетка или большинство нервных клеток занимаются какими-то специфическими задачами, то никаких волн вообще не видно. Пишется очень низко амплитудная, с очень маленькими волнами кривая, почти плоская. В этом вообще великая трагедия электроэнцефалограммы, чем красивее волны, тем меньше в них информации, потому что красивая волна — это синхронизация, а синхронизация — это холостой ход. В свое время, когда начали писать энцефалограмму, надеялись, что с её помощью возможно будет мысли читать. Нет, к счастью, это невозможно. Но общий уровень активности мозга хорошо ловится. Чем реже волны и чем они выше по амплитуде, тем больше синхронизация и в итоге меньше активность мозга. Поэтому альфа-ритм хорошо пишется в состоянии, что называется спокойного бодрствования, когда человек сидит спокойно, расслабившись с закрытыми глазами, ничего не делает, то в этот момент волны самые выраженные. Бета-ритм — состояние после серьёзной умственной нагрузки, например вы решали-решали математическую задачу, а теперь расслабились, волны более низкочастотные.

Источник: https://www.youtu.be/Zdy9wy8N8Lo

Тета-ритм 4-8 Гц и дельта-ритм 1-4 Гц они пишутся тогда-когда мозг всё сильнее входит в сонное состояние. Тета-ритм — это засыпание, а дельта-ритм — это уже взаимодействие с глубинными центрами сна и когда явно выражен дельта-ритм это и есть сон-отдых и переход от бодрствующего состояния к сонному этот переход сопровождается тем, что волны энцефалограммы становятся всё более редкими, высокоамплитудными и вот был альфа-ритм, а вот уже дельта ритм. Здесь важно увидеть отметку времени, здесь за одну секунду помещается 10-12 волн, а тут за одну секунду 1-2 волны. Вот это засыпание всё более глубокое и появление даже отдельных дельта-волн уже говорит, что это сон-отдых. Дельта-волн взрослого человека в бодрствующем состоянии на энцефалограмме нет, если они есть, то это очень плохо, это знак возникновения, например опухоли. А так их нет. Они метка вот такого глубокого сна-отдыха. Но что дальше? А дальше оказалось, что если непрерывно писать электроэнцефалограмму во время сна, то периодически дельта-волны и фаза сна-отдыха сменяется очень странной картиной. Человек продолжает спать, более того его разбудить даже сложнее, но на энцефалограмме вместо дельта-ритма вдруг появляется такой ритм как будто бы мозг активно обрабатывает информацию.

То есть не просто альфа и бета-волны, и тогда почти плоские кусочки, то есть парадокс, человек спит, а мозг как будто бодрствует, поэтому эту фазу назвали фазой парадоксального сна, ещё её называют фазой быстрых движений глаз, потому что зачастую в это время под веками двигаются глаза, по-русски быстрое движение глаз – БДГ-сон, по-английски или REM: rapid eye movements, REM-сон. Это всё парадоксальный сон. Если человека разбудить, разбудить на фазе парадоксального сна, REM-сна, то он часто говорит: О, а я видел сон. Постепенно стало понятно, что высокая активность мозга — это отражение фазы сновидений, во время которой мозг активно обрабатывает накопленную информацию. Информацию, накопленную за предыдущий день, за предыдущую неделю, за предыдущий месяц, за предыдущую жизнь, мозг может продолжать решать те задачи, которые вы загрузили в него перед засыпанием. Чётко разделилось два состояния. Состояние сон-отдых и состояние сон-сновидение. Назначение сновидений — это обработка накопленной информации. Вот какую пользу принесла электроэнцефалограмма.

Источник: https://www.youtu.be/Zdy9wy8N8Lo

Эта картинка может быть самой важной во всей нашей лекции, давайте мы с ней разберёмся. Что мы здесь видим?  По горизонтали время в часах. Мы видим человека, который проспал 8 часов. Это 5 циклов, здесь эти циклы очень чётко видны. Везде, где зелёный оттенок — это фаза сон-отдых. Тут на провале больше всего дельта-волн, но в принципе это всё дельта-сон и периодически красные столбики — это активное состояние мозга, это REN-сон, парадоксальный сон и тут полуторачасовые циклы видны в явной форме. Что мы видим? Вот человек заснул и у него всё больше-больше дельта-волн. Где-то к концу первого часа он совсем в дельта-волнах, в этот момент тяжело добудиться, а если удалось разбудить, то очень долго мозг приходит в себя, потому что очень сильно затормозился, дальше второй час сна и дельта-волн меньше и в какой-то момент переходим к фазе парадоксального сна. Эта фаза длится буквально 15-20 минут и пошли на новый цикл, ещё раз, ещё раз и в итоге в среднем длительность цикла действительно полтора часа и цикл состоит из сон-отдых плюс REM.

Посмотрите, характеристики циклов меняется, первые два цикла, конечно важнее сон-отдых или мы его ещё называем дельта-сон или медленно-волновой сон. Сначала в первые два цикла очень важно отдохнуть, мозг в основном восстанавливает силы. А в следующие циклы, как вы видите дельта-сна уже не так много, но зато нарастает длительность REM-сна. То есть отдохнули и теперь можно всерьёз разгребать завалы информации, причём не только те, которые самые актуальные, но и какие-то отложенные в долгий ящик. Если будить на этих красных столбиках, ориентируясь на движение глаз, то люди говорят, что видели сновидения. В какой момент правильно просыпаться? Это тоже очень актуальная проблема. Сейчас делают девайсы, которые обещают вас разбудить в правильный момент. Правильный момент – это когда кончился очередной цикл и заходим на следующий цикл, то есть будить надо здесь или здесь. Это правильно. Здесь активность мозга практически бодрствующая, ещё не начала опять подтормаживать. Вот здесь правильно разбудить. Если вы встаёте по будильнику, то вы знаете, что скажем 4 моих цикла длятся примерно шесть с половиной часов, а пять циклов 8 часов. Поэтому я ставлю будильник так, чтобы более-менее попасть на конец очередного цикла. Это правильно. Я обычно ставлю будильник на 6 часов 15 минут, то есть на длительность сна. Или уже почти 8 часов, то есть четыре цикла или 5 циклов в зависимости от того на сколько можно себе позволить. Вот пожалуйста дальше по ходу жизни понаблюдайте за своим организмом как легко просыпаться в какие-то моменты времени. Ведь вы сами знаете, когда будильник зазвонил, то в каких-то случаях глаза открываются легко и хочется жить, и трудиться, как писал поэт Губерман. Это значит вы попали куда-то сюда. А бывает будильник зазвонил и не может вас из сна выдернуть, вы просыпаетесь и вам всё отвратительно. И скорее всего, что вас откуда-то от сюда выдернули. Неправильно попали.  

Источник: https://www.youtu.be/Zdy9wy8N8Lo

Как работают девайсы, которые обещают вас разбудить в правильный момент времени. Самые лучшие из них это накладочки из ткани, в которых есть датчики движения глаз. Там всё довольно точно, потому что как только движение глаз закончилось, то пора будить. Во время парадоксального сна идут сновидения, и они часто связаны с эмоциями, а эмоции — это чуть чаще бьётся сердце, это немножко другое дыхание. Можно поставить датчик, который на браслете часов, и он будет эти параметры отслеживать и как-то правильно вас будить. Наконец на фазе REM-сна человек максимально расслаблен и не двигается, но мы же ворочаемся во сне. Мы начинаем ворочаться во сне и вообще ворочаемся вот на этой фазе, то есть лежал-лежал и заворочался это значит кончился REM-сон и пошёл новый цикл, можно в этот момент разбудить. Это делают девайсы, которые просто слушают как вы спите и понятно, что это не точно, но тем не менее. На этом плакате показано как всё это сконфигурировано в нашем мозге. Наш главный центр бодрствования находится внутри моста, одной из базовых стволовых структур и там располагаются нервные клетки, которые собирают сигналы от всех сенсорных систем и задают уровень бодрствования и любая сенсорная система если активирована она может подымать наше бодрствование, поэтому мы активируемся и просыпаемся и тогда, когда будильник зазвенел, и когда яркий свет, и когда нашатырного спирта дали понюхать, за плечо потрясли, не важно через какой сенсорный вход прошёл сигнал, важно что он прошёл. Нервные клетки, так называемых ретикулярных ядер моста, вот они ретикулярные ядра моста – бодрствования, а они вот такие интеграторы.  Когда в середине двадцатого века их открывали и описывали, то долго вообще не могли понять, что за клетки такие, они на всё реагируют, они главный центр бодрствования. Даже если мы засыпаем, то генерирует этот поток сонных сигналов гипоталамус, супрахиазменные ядра и VLPO, которое я вам показывал и ключевые сигналы поступают в средний мозг. В среднем мозге есть совокупности популяций так называемых серотониновых нейронов.

Есть такая молекула серотонин. Она много что делает в нашем мозге, в том числе известны серотониновые антидепрессанты, известны серотониновые галлюциногены. Но одна из функций серотонина это участвовать в запуске исходного состояния и нейроны среднего мозга, вырабатывающие серотонин, а серотонин обозначается вот так 5-НТ, потому что его химическое название 5-гидрокситриптамин. Серотонин блокирует центры бодрствования, но при этом чуть-чуть остаётся мышечный тонус. И вот видите кошка сохраняет позу. В тот момент, когда идёт REM-сон ещё подключается структура, которая называется голубое пятно, она находится внутри моста и выделяет в качестве источника, передатчика сигналов или как  мы говорим в качестве нейромедиатора молекулу норадреналина и норадреналин блокирует эффекты серотонина, блокирует полностью мышечный тонус, но при этом позволяет коре перейти в более активное состояние и вот это самая фаза сновидений связана с активацией норадреналина. Почему здесь убирается мышечный тонус? Считается, что это очень важное событие, потому что если его не убирать, то тогда те сновидения, которые идут в голове и те процессы обработки информации, которые там случаются они могут переходить на уровень реальных движений и вам что-то приснилось и ваши руки и ноги задёргались, это ни к чему. Такое, к сожалению, бывает, это уже патология сна. Но в норме именно на фазе REM-сна, видите кошка совсем расслабилась. А ворочаемся мы, как я уже сказал, в основном на стадии медленно волнового сна. Кстати, лунатизм  связан, именно, с медленно волновым сном, то есть остаточная активация мозга приводит к тому, что человек медленно двигается и его можно повернуть и уложить обратно на кровать. Лунатизм или сомнамбулия связана с нарушением фазы медленно волнового сна. А вот драка во-время сновидений это нарушение фазы парадоксального сна, это уже серьёзно. Сомнамбулизм ещё не так страшно, а кулаками махать это тяжело. Вы встаёте с утра, а у вашей супруги синяк под глазом и на вопрос, дорогая кто тебя так, она отвечает, что ты. Берёт вас и ведёт к сомнологу, чтобы разобраться, а что вообще не так.

Источник: https://www.youtu.be/Zdy9wy8N8Lo

Дальше поговорим про значение медленно волнового сна. Ещё раз. Дельта сон – это сон-отдых. В этот момент наш мозг, который очень активно работает, именно нервные клетки наиболее активные потребители энергии, а значит и отходов от них больше всего. Наш мозг в этот момент более-менее отдыхает, нервные клетки работают более интенсивно и это позволяет пополнить запас питательных веществ и убрать отходы. Если вы обычно работаете интенсивно, но несколько часов менее интенсивно, то системы доставки скажем глюкозы и вывода какой-нибудь мочевины и с завалами мусора справляется. Достаточно снизить активность и гомеостаз в рамках нервной системы восстанавливается. Это то, что лежит на поверхности, поэтому мы говорим, что фаза медленно волнового сна позволяет восстановить гомеостаз в рамках головного мозга и самой нервной ткани. Но, как всегда, всё оказалось несколько сложнее.

В 2012 году был открыт очень интересный эффект, который назвали глимфатическая система мозга. Термин глимфатическое это такой гибрид между лимфатическое и глиальное. Лимфатическое, вы, наверное, знаете, это дополнительная система, которая помогает кровеносной системе уводить лишнюю жидкость из наших тканей. А что такое глиальное? Глиальное, глия — это, вспомогательные клетки нашей нервной системы. Если мы посмотрим, как организован мозг человека, то там мы увидим миллиарды нейронов, они тут изображены серым цветом. Нейроны не в пустоте висят, все пространства и промежутки между ними заполнены дополнительными клетками – глиальными, вспомогательными, которые образуют упаковку нейронов. Глиальные клетки поддерживают нейроны, они заботятся об обмене веществ, они взаимно электрически изолируют нейроны, потому что по нейронам информация передаётся в виде электрических импульсов и это значит, что нейронам нельзя соприкасаться где попало.

Они соприкасаются только в специальных контактах и контакты называются синапсы, а все остальные точки должны быть заизолированы, это тоже делают глиальные клетки. Ещё они образуют  механическую упаковку и окружают все кровеносные сосуды и вещества, которые принесла кровь, сначала проходят через глиальные клетки, а потом только доходят до нервных — это называется гематоэнцефалический барьер. Всё это функции глиальных клеток. Они очень плотно и надёжно поддерживают нейроны и контактируют с собой, достаточно плотно друг с другом и в бодрствующем состоянии промежутки между глиальными клетками очень маленькие. Оказывается, что в состоянии медленно волнового сна объём глиальных клеток уменьшается на 20 и даже больше процентов. Связано это с норадреналином, которого в бодрствующем состоянии довольно много, в состоянии REM-сна тоже много. В медленно волновом сне норадреналина мало, когда его мало глиальные клетки немного уменьшают свой объём и появляются межклеточные промежутки и через эти промежутки движение тканевой жидкости от артерий к венам идёт более интенсивно. Это назвали глимфатической системой. То есть уменьшение объёма глиальных клеток во время медленно волнового сна, которые увеличивают то, что называется дренажную функцию мозга.

Источник: https://www.youtu.be/Zdy9wy8N8Lo

На этой  схеме показано, как из артерий к венам увеличивается ток жидкости и действительно выносит все отходы, и приносит питательные вещества. Такая же картинка, только более красиво нарисованная. Серым цветом изображены нейроны, тут много глиальных клеток, вот мелкие артерии, вот мелкие вены и вот дренаж, который показан чёрными стрелками. Если это не делать, если не спать медленным сном, очистка мозга идёт не так качественно, накапливается всякая всячина вплоть до бета-амилоидов, которые как известно факторы риска развития болезни Альцгеймера и всё такое прочее. И это ещё не всё.